CN112411272A - 一种弹性铁轨垫板 - Google Patents

Abstract

一种弹性铁轨垫板，包括板体，板体为矩形，其四个边缘的上表面、下表面都固定挡边，板体在挡边围成的部分为减震区，减震区包括多条平行的减震带，每条减震带的上下表面都为多个凸起与内陷，每个表面的凸起与内陷都交错设置，而且，两个相邻减震带的凸起与内陷也交错设置，凸起与内陷均为矩阵状，凸起的在前、后、左、右方向的邻居为内陷，内陷的在前、后、左、右方向的邻居为凸起；每个表面的凸起在另一个表面的对应位置为一个内陷。相对于现有技术，本发明的技术效果为，本发明设计有缓冲带，能稀释铁轨的震动，减震效果会比较好。

Description

一种弹性铁轨垫板

技术领域

本发明涉及一种铁路配件。

背景技术

目前，为了使乘客在乘坐火车时的舒适感，一般在铁轨的下面会设置有垫板来实现减震效果。比如公告号为CN103711047B的中国专利，就公开了一种铁轨垫板，但是其减震效果不好。

发明内容

本发明要解决的技术问题：设计出一种减震效果会比较好的铁轨垫板。

本发明的技术方案具体为：

一种弹性铁轨垫板，包括板体，板体为矩形，其四个边缘的上表面、下表面都固定挡边，板体在挡边围成的部分为减震区，减震区包括多条平行的减震带，每条减震带的上下表面都为多个凸起与内陷，每个表面的凸起与内陷都交错设置，而且，两个相邻减震带的凸起与内陷也交错设置，凸起与内陷均为矩阵状，凸起的在前、后、左、右方向的邻居为内陷，内陷的在前、后、左、右方向的邻居为凸起；每个表面的凸起在另一个表面的对应位置为一个内陷，且该凸起的中心在板体所在平面的投影与内陷的中心在板体所在平面的投影重合；每个表面的内陷在另一个表面的对应位置为一个凸起，且该内陷的中心在板体所在平面的投影与凸起的中心在板体所在平面的投影重合；减震区在内陷、凸起处的截面厚度d1都相等，板体的截面厚度为d2，满足d1=d2。

在内陷之前、后、左、右方向的邻居中，比邻的凸起之间设有加强筋，加强筋的两端固定在凸起。

凸起的外表面为光滑面，凸起横截面都为圆，而且，从上到下，横截面外轮廓所围成的面积逐渐增大，整体类似锥状。内陷横截面都为圆，而且，从上到下，横截面外轮廓所围成的面积逐渐增大。

在减震区的中心面处，凸起的边缘部与对面的凸起的边缘部平滑过渡连接。

其最高点与凸起的最高点位于同一个平面内，加强筋的截面为椭圆的一部分，该截面从上到下逐渐变宽。

挡边的内侧面的截面形状为内陷弧面。

板体、挡边、凸起、加强筋的材料都为橡胶，其整体挤压一体成型。

板体、挡边、凸起、加强筋的材料都为TPU。

相对于现有技术，本发明的技术效果为，本发明设计有缓冲带，能稀释铁轨的震动，减震效果会比较好。

附图说明

图1是本发明的俯视示意图。

图2为图1中AA向的剖面示意图。

图3为图1中BB向的剖面示意图。

图4为加强筋的截面放大示意图。

图5为图2左端的放大的示意图。

图6为加强筋的受力示意图。

具体实施方式

为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明中需要说明的是，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。当一个组件被认为是“设置在”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中设置的组件。

此外，在本发明中需要理解的是“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、 “顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系为基于附图所展示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有此特定的方位、以特定的方位构造进行操作，以此不能理解为本发明的限制。

下面结合附图及其具体实施方式详细介绍本发明。

如图1-5，一种弹性铁轨垫板，包括板体10，板体为矩形，其四个边缘的上表面、下表面都固定挡边11，板体10在挡边11围成的部分为减震区，减震区包括多条平行的减震带，参见图1，每条减震带（图1中每行为一条减震带，一共七条）的上下表面都为多个凸起22与内陷21，每个表面的凸起22与内陷21都交错设置，而且，两个相邻减震带的凸起22与内陷21也交错设置，凸起22与内陷21均为矩阵状，凸起22的在前、后、左、右方向的邻居为内陷21，内陷21的在前、后、左、右方向的邻居为凸起22。

参见图2，每个表面的凸起22在另一个表面的对应位置为一个内陷21，且该凸起的中心在板体10所在平面的投影与内陷21的中心在板体10所在平面的投影重合；每个表面的内陷21在另一个表面的对应位置为一个凸起22，且该内陷的中心在板体10所在平面的投影与凸起的中心在板体10所在平面的投影重合。

参见图2，减震区在内陷21、凸起22处的截面厚度d1都相等，板体10的截面厚度为d2，满足d1=d2，对于截面厚度相等的减震区，在吸振动能量时能均匀吸收，避免出现波动，从而实现了对铁轨振动影响较小，增加了乘客的舒适度。

参见图1-4，为了使凸起22的径向形变能吸收较多能量，在内陷21之前、后、左、右方向的邻居中，比邻的凸起22之间设有加强筋23，加强筋23的两端固定在凸起22，下地面固定在板体10上，在凸起22发生径向形变时，加强筋23能其他压簧的作用，再加上其固连在板体10上，加强筋23受到非常大的形变阻力，能对抗较大的形变冲击，所以，凸起22之间设有加强筋23后，能吸收较多能量，从而实现了对铁轨振动影响较小，增加了乘客的舒适度。

参见图2，为了吸收较多能量，凸起22的外表面为光滑面，凸起22横截面都为圆，而且，从上到下，横截面外轮廓所围成的面积逐渐增大，整体类似锥状。内陷21横截面都为圆，而且，从上到下，横截面外轮廓所围成的面积逐渐增大，整体类似锥状。

参见图2，在减震区的中心面处，凸起22的边缘部与对面的凸起22的边缘部平滑过渡连接。

参见图3，加强筋23整体为条状，其最高点与凸起22的最高点位于同一个平面内，参见图4，加强筋23的截面为椭圆的一部分，该截面从上到下逐渐变宽，这样设计的好处为：第一，加强筋23与凸起22同时支撑铁轨，减小了铁轨振动幅度；第二，加强筋23收到压迫时，产生的压力主要转化为侧向力F4，参见图4，与其阻挡凸起22形变产生的轴向力为不同方向的力（相互垂直），使受力更加分散，减小了铁轨振动，增加了乘客的舒适度。

为了节省材料，参见图5，挡边11的内侧面111的截面形状为内陷弧面。

为了自身牢固、耐用，板体10、挡边11、凸起22、内陷21、加强筋23的材料都为橡胶，其整体挤压一体成型。

板体10、挡边11、凸起22、内陷21、加强筋23的材料为TPU。

橡胶（Rubber）是指具有可逆形变的高弹性聚合物材料，在室温下富有弹性，在很小的外力作用下能产生较大形变，除去外力后能恢复原状。橡胶属于完全无定型聚合物，它的玻璃化转变温度低，分子量往往很大，大于几十万。橡胶分为天然橡胶与合成橡胶二种。天然橡胶是从橡胶树、橡胶草等植物中提取胶质后加工制成；合成橡胶则由各种单体经聚合反应而得。橡胶制品广泛应用于工业或生活各方面。通用型橡胶的综合性能较好，应用广泛。主要有：①天然橡胶，从三叶橡胶树的乳胶制得，基本化学成分为顺- 聚异戊二烯。弹性好，强度高，综合性能好。②异戊橡胶，全名为聚异戊二烯橡胶，由异戊二烯制得的高顺式合成橡胶，因其结构和性能与天然橡胶近似，故又称合成天然橡胶。③丁苯橡胶，简称SBR，由丁二烯和苯乙烯共聚制得。按生产方法分为乳液聚合丁苯橡胶和溶液聚合丁苯橡胶。其综合性能和化学稳定性好。④顺丁橡胶，全名为聚丁二烯橡胶，简称BR，由丁二烯聚合制得。与其他通用型橡胶比，硫化后的顺丁橡胶的耐寒性、耐磨性和弹性特别优异，动负荷下发热少，耐老化性能好，易与天然橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶等并用。⑤氯丁橡胶，简称CR，由氯丁二烯聚合制得。具有良好的综合性能，耐油、耐燃、耐氧化和耐臭氧。但其密度较大，常温下易结晶变硬，贮存性不好，耐寒性差。

橡胶工业是随着汽车工业发展起来的。六十年代汽车工业与石油化学工业高速发展，使橡胶工业生产水平有了很大的提高；进入七十年代，为适应汽车的高速、安全和节约能源，消除污染，防止公害等方面的需要，促进了轮胎新品种的不断出观。原料胶消耗在交通运输方面占有相当大的比重。例如：一辆解放牌4吨载重汽车，需要橡胶制品200多千克，一节硬座车厢需装配橡胶制品总重300多千克，一艘万吨巨轮就需橡胶制品近10吨重，一架喷气式客机需要将近600千克的橡胶。在海、陆、空交通运输上，哪一个都离不开橡胶制品。作为运输工具，轮胎是个主要的配件。除生产普通轮胎外，还大力发展子午线轮胎、无内胎轮胎地下铁道有的也采用了橡胶轮胎。铁路车辆及汽车推广应用橡胶弹簧减震制品，气密橡放。大型商店、车站、地铁也在采用载人运输带。

TPU ，英文名称为Thermoplastic polyurethanes，汉语名称为热塑性聚氨酯弹性体橡胶，TPU是由二苯甲烷二异氰酸酯（MDI）或甲苯二异氰酸酯（TDI）等二异氰酸酯类分子和大分子多元醇、低分子多元醇（扩链剂）共同反应聚合而成的高分子材料。

TPU的分子结构是由二苯甲烷二异氰酸酯（MDI）或甲苯二异氰酸酯（TDI）和扩链剂反应得到的刚性嵌段以及二苯甲烷二异氰酸酯（MDI）或甲苯二异氰酸酯（TDI）等二异氰酸酯分子和大分子多元醇反应得到的柔性链段交替构成的。

TPU的主要特性包括高耐磨性、硬度范围广、机械强度高、耐寒性突出、加工性能好、 再生利用性好。

其工作原理为：

每条减震带类似于一个瓦楞纸，具有较高的机械强度，减震带的凸起22、内陷21好像一个个连接的拱形门，相互并列成一排，相互支撑，形成三角结构体，具有较好的机械强度，从平面上也能承受一定的压力，并富于弹性，缓冲作用好。

本结构相当于一个二维的瓦楞纸，在X轴方向与Y轴方向均类似于一个瓦楞纸，而且，两个维度拱形门通过板体10连接（该连接还是多个连接处形成的连接）为一体，形成一个复杂的立体三角结构体，具有更好的机械强度，承受更大的压力，缓冲效果也好。

本专利应用时：

列车逼近时，列车铁轨与凸起22、加强筋23的上表面接触，随着列车逐渐逼近，凸起22、加强筋23开始发生形变，参见图6，凸起22、内陷21组成的拱形门开始发挥减震、缓冲功能，列车铁轨对凸起22的压力F、枕木对凸起22的压力F2均转化为沿拱形门方向形变力F1（弹力），压力F得到了比较好的吸收，缓冲效果也好。

此时，加强筋23也能发挥形变作用，一个是加强筋23也支撑铁轨，减小了铁轨振动幅度；另一个是加强筋23的轴向变形吸收了凸起22产生形变内力（也是拱形门形变的内力），压力F得到了更好的吸收，该形变分解了压力F的下压形变效果，导致减震带上表面凸起22的顶点的下落幅度变小，缓冲效果也好。

列车车轮经过时，压力F达到了峰值极限，拱形门形变的幅度幅度(也是减震带上表面凸起22的顶点的下落幅度)也达到极限（此时形变幅度下称极大极限幅度），当车轮过去后、两个车轮中间点压在铁轨垫板时，压力F相应最小，拱形门形变幅度(也是减震带上表面凸起22的顶点的下落幅度)有一个微小的复位（此时形变幅度下称间隔幅度）。

因为列车车轮间歇经过铁轨垫板，拱形门形变的幅度在极大极限幅度与间隔幅度之间变化，极大极限幅度与间隔幅度之间的差越小，列车上下震动的幅度也就越小，两个幅度之间的差决定了列出的震动幅度，即决定了乘客的舒适度。

该变化期间，因为二维拱形门的设计，加强筋23、凸起21的形变力较大，整个拱形门的形变量也小，凸起21顶点在竖直方向上的变化幅度也较小，使极大极限幅度与间隔幅度之间的差非常小，提高了乘客的舒适度。

其他内容参见现有技术。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种弹性铁轨垫板，包括板体（10），板体为矩形，其四个边缘的上表面、下表面都固定挡边（11），板体（10）在挡边（11）围成的部分为减震区，减震区包括多条平行的减震带，其特征在于：

每条减震带的上下表面都为多个凸起（22）与内陷（21），每个表面的凸起（22）与内陷（21）都交错设置，而且，两个相邻减震带的凸起（22）与内陷（21）也交错设置，凸起（22）与内陷（21）均为矩阵状，凸起（22）的在前、后、左、右方向的邻居为内陷（21），内陷（21）的在前、后、左、右方向的邻居为凸起（22）；

每个表面的凸起（22）在另一个表面的对应位置为一个内陷（21），且该凸起的中心在板体（10）所在平面的投影与内陷（21）的中心在板体（10）所在平面的投影重合；每个表面的内陷（21）在另一个表面的对应位置为一个凸起（22），且该内陷的中心在板体（10）所在平面的投影与凸起的中心在板体（10）所在平面的投影重合；

减震区在内陷（21）、凸起（22）处的截面厚度d1都相等，板体（10）的截面厚度为d2，满足d1=d2。

2.如权利要求1所述的弹性铁轨垫板，其特征在于：在内陷（21）之前、后、左、右方向的邻居中，比邻的凸起（22）之间设有加强筋（23），加强筋（23）的两端固定在凸起（22）。

3.如权利要求2所述的弹性铁轨垫板，其特征在于：凸起（22）的外表面为光滑面，凸起（22）横截面都为圆，而且，从上到下，横截面外轮廓所围成的面积逐渐增大，整体类似锥状；内陷（21）横截面都为圆，而且，从上到下，横截面外轮廓所围成的面积逐渐增大。

4.如权利要求3所述的弹性铁轨垫板，其特征在于：在减震区的中心面处，凸起（22）的边缘部与对面的凸起（22）的边缘部平滑过渡连接。

5.如权利要求4所述的弹性铁轨垫板，其特征在于：其最高点与凸起（22）的最高点位于同一个平面内，加强筋（23）的截面为椭圆的一部分，该截面从上到下逐渐变宽。

6.如权利要求1所述的弹性铁轨垫板，其特征在于：挡边（11）的内侧面（111）的截面形状为内陷弧面。

7.如权利要求1所述的弹性铁轨垫板，其特征在于：板体（10）、挡边（11）、凸起（22）、加强筋（23）的材料都为橡胶，其整体挤压一体成型。

8.如权利要求（7）所述的弹性铁轨垫板，其特征在于：板体（10）、挡边（11）、凸起（22）、加强筋（23）的材料都为TPU。

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